Разработка информационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Диаграмма деятельности

2. Основные элементы диаграммы деятельности

3. Создание диаграмм деятельностей в StarUML

Заключение

Список литературы

Введение

При моделировании поведения проектируемой или анализируемой системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций.

Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на этих диаграммах также присутствуют обозначения состояний и переходов. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние выполняется только при завершении этой операции.

Таким образом, диаграммы деятельности можно считать частным случаем диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних деятельностей и действий. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения.

Цели и задачи выполнения курсовой работы

Курсовая работа на тему "Правила построения диаграмм деятельностей" выполнена по дисциплине "Объектно-ориентированное проектирование". алгоритмический логический детализация

закрепление и углубление теоретических знаний и практических навыков по дисциплине "Объектно-ориентированное проектирование", связанных с составлением диаграмм деятельностей;

изучение языка UML;

разработка презентации на тему "Правила построения диаграмм деятельностей";

развитие навыков самостоятельного использования справочной литературы;

1. Диаграмма деятельности

В контексте языка UML деятельность (activity) представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом, приводящих к некоторому результату или действию (action). На диаграмме деятельности отображается логика и последовательность переходов от одной деятельности к другой, а внимание аналитика фокусируется на результатах. Результат деятельности может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.

Диаграммы деятельности (Activity diagram), называемые также диаграммами активности или диаграммами видов деятельности, были введены в язык UML сравнительно недавно. Диаграмма деятельности - это, по существу, блок-схема, которая показывает, как поток управления переходит от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется на результате деятельности.

Диаграмма деятельности отличается от традиционной блок-схемы:

- более высоким уровнем абстракции;

- возможностью представления с помощью диаграмм деятельности управления параллельными потоками наряду с последовательным управлением.

Одно из основных направлений использования диаграмм деятельности - отображение внутрисистемной точки зрения на прецедент. Диаграммы деятельности применяют для описания шагов, которые должна предпринять система после того, как инициирован прецедент.

Разработка диаграммы деятельности преследует цели:

- детализировать особенности алгоритмической и логической реализации прецедентов;

- выделить последовательные и параллельные потоки управления;

- подготовить детальную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и проектировщиками.

Графически диаграмма деятельности представляется в форме графа деятельности, вершинами которого являются состояния действия или состояния деятельности, а дугами - переходы от одного состояния действия/деятельности к другому. Каждая диаграмма деятельности должна иметь единственное начальное и единственное конечное состояния (на практике иногда можно видеть несколько конечных состояний на одной диаграмме, но это одно и то же состояние, изображенное несколько раз для лучшей читабельности диаграммы). Саму диаграмму деятельности принято располагать таким образом, чтобы действия следовали сверху вниз. В этом случае начальное состояние будет изображаться в верхней части диаграммы, а конечное - в ее нижней части. Использовать диаграмму деятельности для моделирования некоторого динамического аспекта системы можно в контексте практически любого элемента модели. Но чаще всего они рассматриваются в контексте системы в целом, подсистемы, операции или класса. Можно присоединять диаграммы деятельности к прецедентам и кооперациям (для моделирования динамических аспектов сообщества объектов).

При моделировании динамических аспектов системы диаграммы деятельности применяются в основном двумя способами:

- для моделирования рабочего процесса. Здесь внимание фокусируется на деятельности с точки зрения актеров, которые сотрудничают с системой. Рабочие процессы часто оказываются с внешней, обращенной к пользователю стороны программной системы и используются для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования бизнес-процессов, составляющих существо разрабатываемой системы. Для такого применения диаграмм деятельности моделирование траекторий объектов имеет особенно важное значение;

- для моделирования операции. В этом случае диаграммы деятельности используются как блок-схемы для моделирования деталей вычислений. Для такого применения особенно важно моделирование точек ветвления, разделения и слияния. При этом контекст диаграммы деятельности включает параметры операции и ее локальные объекты.

Для разработки модели с описанием состояний бизнес сущностей следует использовать следующие элементы диаграммы деятельности:

- начальное состояние (start state) и конечное состояние (end state);

- деятельность (activity);

- переход (state transition);

- ветвления (решение (decision));

- дорожки (разделительные линии (swimlane));

- объекты;

- разделение (concurrent fork);

- слияние (concurrent join).

2. Основные элементы диаграммы деятельности

Начальное и конечное состояния

Каждая диаграмма деятельности должна иметь единственное начальное и единственное конечное состояния. Они имеют такие же обозначения, как и на диаграмме состояний. При этом каждая деятельность начинается в начальном состоянии и заканчивается в конечном состоянии. Саму диаграмму деятельности принято располагать таким образом, чтобы действия следовали сверху вниз. В этом случае начальное состояние будет изображаться в верхней части диаграммы, а конечное в нижней. Диаграмма деятельности (activity diagram) может иметь только одно начальное состояние. Конечных же состояний может существовать множество. Новые начальные состояния могут быть только на диаграммах, декомпозирующих отдельные виды деятельности.

Начальное и конечное состояния на диаграммах деятельности изображаются как закрашенный кружок и закрашенный кружок внутри окружности, соответственно (рис.1)./4/

Деятельность

Деятельность (activity) обозначается прямоугольником с закругленными сторонами (рис.2).

Рисунок 2 - Пример элемента "деятельность" (activity).

Элемент "деятельность" (activity) используется собственно для описания определенной деятельности субъекта или объекта. С этим элементом должно быть связано наименование. Наименование должно отражать цель деятельности. Деятельность именуется глаголом в настоящем времени. На диаграммах деятельности (activity diagram) элементы с одним и тем же именем используются для обозначения одного и того же вида деятельности.

Иногда возникает необходимость представить на диаграмме деятельности некоторое сложное действие, которое, в свою очередь, состоит из нескольких более простых действий. Наличие дополнительного значка в деятельности означает, что для данной деятельности существует своя диаграмма деятельности (Sub-activity indicator) (рис.3).

Рисунок 3 - Отображение деятельности оформления заказа, включающая поддеятельность подтверждения заказа.

Переходы

Переход (state transition) используется для описания связи между элементами диаграммы. Переход (state transition) обозначается сплошной линией со стрелкой (рис.4). Стрелка указывает на следующее действие.

Рисунок 4 - Пример элемента "переход" (state transition).

Переход (state transition) может иметь имя, связанное с событием, его вызвавшим. Событием называется любое происшествие, которое может быть причиной изменения состояния субъекта или объекта, или перехода от одного вида деятельности к другому виду. События могут вызывать некоторые действия. Одному событию соответствует ровно одно действие. Переход может происходить по условию. События, действия, условия можно добавить к переходу, используя для его описания спецификацию.

При построении диаграммы деятельности используются только нетриггерные переходы, то есть такие, которые выполняются сразу после завершения деятельности или выполнения соответствующего действия. Этот переход переводит деятельность в последующее состояние сразу, как только закончится действие в предыдущем состоянии.

Если из одного элемента выходит несколько переходов, то выполняться может только один из них. В этом случае для каждого из таких переходов должно быть явно записано сторожевое условие в прямых скобках. Условие же истинности должно выполняться только одного из них. Подобный случай встречается тогда, когда последовательно выполняемая деятельность должна разделиться на альтернативные ветви в зависимости от значения некоторого промежуточного результата. Такая ситуация получила название ветвления, а для ее обозначения применяется специальный символ.

Ветвления

Простые последовательные переходы встречаются наиболее часто, но их одних недостаточно для моделирования любого потока управления. Как и в блок-схему, в диаграмму деятельности может быть включено ветвление или множественный переход со сторожевыми условиями. Ветвление описывает различные пути выполнения в зависимости от значения некоторого булевского выражения. Графически точка ветвления представляется ромбом, внутри которого нет никакого текста (рис.5).

Рисунок 5 - Пример элемента "решение" (decision)

В точку ветвления может входить ровно один переход, а выходить - два или более. Для каждого исходящего перехода задается булевское выражение, которое вычисляется только один раз при входе в точку ветвления. Ни для каких двух исходящих переходов сторожевые условия не должны одновременно принимать значение "истина", иначе поток управления окажется неоднозначным. Но эти условия должны покрывать все возможные варианты, иначе поток остановится.

Дорожки

Диаграммы деятельности могут быть использованы не только для спецификации алгоритмов вычислений или потоков управления в программных системах. Не менее важная область их применения связана с моделированием бизнес процессов. Действительно, деятельность любой организации также представляет собой совокупность отдельных действий, направленных на достижение требуемого результата. Однако, применительно к бизнес процессам, желательно выполнение каждого действия ассоциировать с конкретным подразделением компании. В этом случае подразделение несет ответственность за реализацию отдельных действий, а сам бизнес процесс представляется в виде переходов действий из одного подразделения к другому.

Для моделирования этих особенностей в языке UML используется специальная конструкция, получившее название дорожки (swimlanes). Имеется в виду визуальная аналогия с плавательными дорожками в бассейне, если смотреть на соответствующую диаграмму. Все состояния действия на диаграмме деятельности делятся на отдельные группы, которые отделяются друг от друга вертикальными линиями. Две соседние линии образуют дорожку, а группа состояний между этими линиями выполняется отдельным подразделением (отделом, группой, отделением, филиалом) организации. Дорожки - это разновидность пакетов, описывающие связанную совокупность работ.

Названия подразделений явно указываются в верхней части дорожки. Пересекать линию дорожки могут только переходы, которые, в этом случае, обозначают выход или вход потока управления в соответствующее подразделение. Порядок следования дорожек не несет какой-либо семантической информации и определяется соображениями удобства.

Имеется некоторая связь между дорожками и параллельными потоками выполнения. Концептуально деятельность внутри каждой дорожки обычно - но не всегда - рассматривается отдельно от деятельности в соседних дорожках. Это разумно, поскольку в реальном мире подразделения организации, представленные дорожками, как правило, независимы и функционируют параллельно. Дорожка - часть области диаграммы деятельности, на которой отображаются только те деятельности, за которые отвечает конкретный объект.

Примеры изображения дорожек в диаграммах деятельности представлены на рисунках 6,7.

Рисунок 6 - Изображение дорожек на диаграмме деятельностей "Работа с веб-приложением, которое решает некую задачу в удаленной базе данных"

Рисунок 7 - Изображение дорожек на диаграмме деятельностей "Оформление заказа завтрака в кафе"

Объекты

В общем случае действия на диаграмме деятельности выполняются над теми или иными объектами. Эти объекты либо инициируют выполнение действий, либо определяют некоторый их результат. Действия специфицируют вызовы, которые передаются от одного объекта графа деятельности к другому. Поскольку в таком ракурсе объекты играют определенную роль в понимании процесса деятельности, иногда возникает необходимость явно указать их на диаграмме.

Для графического представления объектов используется прямоугольник класса, с тем отличием, что имя объекта подчеркивается. Далее после имени может указываться характеристика состояния объекта в квадратных скобках. Такие прямоугольники объектов присоединяются к состояниям действия отношением зависимости пунктирной линией со стрелкой. Соответствующая зависимость определяет состояние конкретного объекта после выполнения предшествующего действия.

На диаграмме деятельности с дорожками расположение объекта может иметь некоторый дополнительный смысл. А именно, если объект расположен на границе двух дорожек, то это может означать, что переход к следующему состоянию действия в соседней дорожке ассоциирован с готовностью некоторого документа (объект в некотором состоянии). Если же объект целиком расположен внутри дорожки, то и состояние этого объекта целиком определяется действиями данной дорожки.

Для синхронизации отдельных действий на диаграмме деятельности никаких дополнительных обозначений не используется, поскольку синхронизация параллельных процессов может быть реализована с помощью переходов "разделение-слияние".

Разделения и слияния

Один из недостатков обычных блок-схем алгоритмов связан с проблемой изображения параллельных ветвей отдельных вычислений. Поскольку распараллеливание вычислений существенно повышает общее быстродействие программных систем, необходимы графические примитивы для представления параллельных процессов. В языке UML для этой цели используется специальный символ для разделения и слияния параллельных вычислений или потоков управления.

Простые и ветвящиеся последовательные переходы в диаграммах деятельности используются чаще всего. Однако часто возникает потребность изображения параллельных потоков, и это особенно характерно для моделирования бизнес-процессов. В UML для обозначения разделения и слияния таких параллельных потоков выполнения используется синхронизационная черта, которая рисуется в виде жирной вертикальной или горизонтальной линии. При этом разделение (concurrent fork)имеет один входящий переход и несколько выходящих, слияние (concurrent join), наоборот, имеет несколько входящих переходов и один выходящий (рис.8).

слияние разделение

Рисунок 8 - Изображения разделения и слияния потоков на диаграмме деятельности

В месте объединения ожидается завершение всех входящих потоков. После точки разделения деятельности выполняются параллельно. Под параллельными потоками управления имеется в виду не только истинный параллелизм, то есть одновременное выполнение, но и последовательное выполнение с переключением между потоками, что дает лишь иллюзию истинного параллелизма, а также независимое прохождение потоков в произвольном порядке. Должен поддерживаться баланс между точками разделения и слияния. Это означает, что число потоков, исходящих из точки разделения, должно быть равно числу потоков, приходящих в соответствующую ей точку слияния.

3. Создание диаграмм деятельностей в StarUML

StarUML - программная платформа моделирования

StarUML - это проект с открытым кодом для разработки быстрых, гибких, расширяемых, функциональных и, главное, бесплатно доступных для любого пользователя платформ UML/MDA для 32-разрядных систем Windows.

Возможности:

1) Поддержка UML 2.0.

UML - это постоянно расширяющийся стандарт, управлением которого занимается OMG (Группа Управления Объектами). StartUML поддерживает самые последние версии UML - как, к примеру, новый стандарт UML-UML 2.0, появившийся совсем недавно и уже поддерживаемый StartUML.

2) MDA (Model Driven Architecture).

MDA - это технология, разработанная OMG. Чтобы максимально использовать преимущества MDA, утилиты для моделирования должны поддерживать множество настроек различных атрибутов. StarUML поддерживает MDA и предоставляет возможность настройки множества атрибутов.

3) Архитектура Plug-in

StarUML имеет простую и мощную архитектуру с поддержкой плагинов, так что любой пользователь имеет возможность принять участие в расширении функций утилиты, разработав и подключив собственный модуль, используя COM-совместимые языки (С++, Delphi, C#, VB).

Причины выбора StarUML для построения диаграмм деятельностей в данной работе:

- бесплатная платформа StarUML;

- простота использования;

- генерация кода в языки: c#, java, с++;

- удобный графический редактор;

- возможность расширения функционала;

- экспорт документации в форматы: doc, ppt, txt, xls и др.;

- импорт проектов rational rose;

- все дополнения понятны даже для неподготовленного пользователя.

Для построения диаграммы деятельности необходимо выбрать из меню Model пункт Add Diagram - > Activity Diagram (рис. 9).

Рисунок 9 - Создание диаграммы деятельности в StarUML

На рисунке 10 представлена панель инструментов для построения диаграммы деятельности.

Рисунок 10 - ToolBox для диаграммы деятельности

Примеры диаграмм деятельностей

1) На рисунке 11 показана диаграмма деятельностей для выполнения и сдачи курсовой работы. Процесс начинается с деятельности студента "Открыть список с заданиями", затем переход на деятельность "Выбрать задание". После выбора задания перед студентом стоит условие: если задание уже выбрано другим студентом, то необходимо снова выбрать задание, иначе приступить к написанию курсовой работы. Курсовая работа состоит из написания пояснительной записки и создании презентации, после выполнения которых необходимо отправить на проверку преподавателю по почте. Если в курсовой работе есть замечания, то их исправить и снова отправить по почте, если нет - "Защитить работу".

Рисунок 11 - Отображение деятельности выполнения курсовой работы

2) На рисунке 12 представлена диаграмма деятельностей заказа билета на сайте РЖД. Заказ билета начинается на дорожке "Пользователь", где осуществляется первое действие "Ввод сайта". Затем пользователь нажимает на кнопку "Заказать билет". На открывшейся форме заказа необходимо указать маршрут, дату и выбрать тип вагона. Затем пользователь нажимает на кнопку "Купить билет". Далее происходит выполнение деятельности сайтом, который выводит сообщение, что "Билет не найден", если билетов по заданным параметрам не найдено, иначе - "Билет куплен", что обозначает успешное завершение деятельности покупки билета на сайте.

Рисунок 12 - Отображение деятельности покупки билета через сайт "РЖД"

Заключение

Диаграммы деятельности могут использоваться самостоятельно для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования динамики совокупности объектов, но они пригодны также и для моделирования потока управления при выполнении некоторой операции. Если в диаграммах взаимодействий акцент делается на переходах потока управления от объекта к объекту, то диаграммы деятельности описывают переходы от одной деятельности к другой. Диаграммы деятельности важны не только для моделирования динамических аспектов поведения системы, но и для построения выполняемых систем посредством прямого и обратного проектирования.

Список литературы

1. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений/ Г.Буч, P.A. Максимчук, М.У. Энгл. - М.: Вильямс, 2010.-720 с.

2. Логанов, С.В. Язык UML и основы объектно-ориентированного проектирования ИС: учеб. пособие / С.В. Логанов; Нижегород. гос. техн. ун-т. - Н. Новгород, 2010. - 143 с.

3.Мацяшек, Л.А. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML/Л.А. Мацяшек. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2002. - 432 с.

4. Рамбо, Дж. Язык UML.Руководство пользователя/Дж. Рамбо, А. Якобсон,Г. Буч. - М.:ДМК,2000.-432с.

Размещено на Allbest.ru